基于離心泵內(nèi)流場(chǎng)模擬的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速分析與計(jì)算.pdf

1、泵轉(zhuǎn)子正朝著大功率、高轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展，在運(yùn)行的過(guò)程中必然要跨越一階甚至是二、三階的臨界轉(zhuǎn)速，多級(jí)泵轉(zhuǎn)子在這方面表現(xiàn)的尤為突出，受臨界轉(zhuǎn)速的影響更加明顯，為了保證多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免其在接近其臨界轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生共振而影響泵的壽命，設(shè)計(jì)時(shí)需要準(zhǔn)確計(jì)算其在工作狀態(tài)下的臨界轉(zhuǎn)速即“濕”態(tài)下的臨界轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)子部件的臨界轉(zhuǎn)速常用的辦法是有限元法和傳遞矩陣法，文中采用有限元法進(jìn)行計(jì)算，并在最后用傳遞矩陣法進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。
　　 本文以

2、一臺(tái)改型多級(jí)離心清水泵為主要模型，利用CFD技術(shù)對(duì)整體流道模型進(jìn)行啟動(dòng)階段的瞬態(tài)三維流場(chǎng)數(shù)值模擬，對(duì)比研究了流固耦合對(duì)流場(chǎng)模擬結(jié)果的影響，預(yù)測(cè)了多級(jí)泵在啟動(dòng)階段的性能曲線，獲得了葉輪、導(dǎo)葉等部件的速度、壓力分布，捕捉到泵在啟動(dòng)過(guò)程中的特殊流動(dòng)現(xiàn)象，為后期的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算奠定基礎(chǔ)；對(duì)于浸液轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，流固耦合作用不僅對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生影響而且對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響也顯而易見(jiàn)，文中通過(guò)建立多級(jí)泵轉(zhuǎn)子部件實(shí)體模型，對(duì)轉(zhuǎn)子部件進(jìn)行流固耦合及有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析，初

3、步探討了流固耦合作用和旋轉(zhuǎn)軟化效應(yīng)對(duì)臨界轉(zhuǎn)速的影響；對(duì)比了鄧克萊法與有限元法計(jì)算轉(zhuǎn)子部件在剛性支承下一階臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值，之后利用實(shí)體+彈簧單元的有限元模型分別討論了軸承跨距、口環(huán)剛度、支承剛度對(duì)轉(zhuǎn)子固有頻率的影響，并計(jì)算了轉(zhuǎn)子在不同轉(zhuǎn)速下的“濕態(tài)”臨界轉(zhuǎn)速。最后運(yùn)用傳遞矩陣法對(duì)彈性支承下的轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比，計(jì)算結(jié)果表明：
　　 ⑴數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)工況性能與試驗(yàn)值吻合較好，啟動(dòng)的各個(gè)階段比較準(zhǔn)確的反映了在不同的轉(zhuǎn)速下多

4、級(jí)離心泵內(nèi)部的流動(dòng)狀態(tài)。
　　 ⑵流固耦合作用明顯降低了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，且隨著轉(zhuǎn)速的升高作用越明顯。
　　 ⑶影響臨界轉(zhuǎn)速因素中支承剛度作用明顯，準(zhǔn)確地簡(jiǎn)化支承，合理地確定支承的剛度和阻尼矩陣是準(zhǔn)確計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速的前提。
　　 ⑷由于轉(zhuǎn)子“濕態(tài)”下受到的流固耦合作用，在耦合面處發(fā)生振動(dòng)，因此相對(duì)于“干態(tài)”的臨界轉(zhuǎn)速有很大差別。
　　 多級(jí)離心泵轉(zhuǎn)子部件在“濕態(tài)”下的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算，需要綜合考慮多種因素和多種理